汽車尾氣排放檢測(cè)及污染物控制手段

譚智 陸新育 陸伸瑞 韋芳蘭 譚耀歡 石才將

摘 要：隨著我國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展和汽車擁有量的快速增長(zhǎng)，汽車尾氣對(duì)大氣造成了巨大的污染，其中污染物的主要成分是氮氧化物（NO.）、碳?xì)浠衔铮℉C）和顆粒物（PM），本文分別對(duì)每種污染物的形成、產(chǎn)生的危害以及當(dāng)前最有效的處理污染方法進(jìn)行了介紹，并對(duì)尚不成熟的新型處理技術(shù)予以了評(píng)估。

關(guān)鍵詞：尾氣排放;檢測(cè);污染物;控制手段

前言：隨著當(dāng)今汽車科技的高速發(fā)展，其尾氣卻是大氣的主要污染源。是當(dāng)今我們面臨的重大課題。在城市大氣污染中，汽車尾氣排放所占比例已超過(guò) 70%，因此，加強(qiáng)汽車排放治理刻不容緩。而且隨著汽車保有量的增加，污染物排放總量也日趨上升.汽車排放造成的大氣污染嚴(yán)重影響了人們的生活和身心健康。因此，在汽車工業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)之間，需要尋求新的平衡。

1、汽車尾氣排放污染物簡(jiǎn)述

首先，排放主要有油箱泄漏、燃料蒸發(fā)和排氣管排放三種方式，其成分比較復(fù)雜，含有上千種化學(xué)物質(zhì)。其組成主要污染物是∶一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、碳?xì)浠衔铮℉C）、光化學(xué)煙霧等。據(jù)有關(guān)專家研究的資料表明，汽車尾氣成分非常復(fù)雜，有一百種以上，其主要污染物包括∶一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、碳?xì)浠衔铮℉C）、鉛（Pb）、苯并芘（BaP）等，這些污染物不僅污染環(huán)境，對(duì)人體也有巨大危害。

2、汽車尾氣排放檢測(cè)方法

定期檢驗(yàn)汽車尾氣，有利于保證汽車達(dá)標(biāo)排放和治汽車污染，是一項(xiàng)行之有效的手段。文中闡述的檢測(cè)方法為以下三類∶無(wú)負(fù)荷法、穩(wěn)態(tài)工況法和瞬態(tài)工況法。無(wú)負(fù)荷法主要包括怠速、高怠速法和雙怠速法，這三種方法基于汽車無(wú)負(fù)載時(shí)其發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，對(duì)尾氣的排放規(guī)律進(jìn)行檢測(cè)。因?yàn)榈∷俜y(cè)試得出的結(jié)果穩(wěn)定性好，因此在很多的車管所和車企檢測(cè)站等部門廣泛使用和普及。同樣地，這種方法也有缺點(diǎn)，它并沒(méi)有反映出汽車真實(shí)的工況，在發(fā)動(dòng)機(jī)是在怠速狀態(tài)下運(yùn)行，催化器的工作效率也較低，依據(jù)測(cè)得的氮氧，化物結(jié)果無(wú)法準(zhǔn)確判斷出摧化器的轉(zhuǎn)換效率。為了解決上述問(wèn)題，雙怠速法應(yīng)運(yùn)而生，國(guó)內(nèi)許多檢測(cè)機(jī)構(gòu)采用這種方法。雙怠速法也是在汽車空檔無(wú)負(fù)荷的情祝下，發(fā)動(dòng)機(jī)加速至"額定轉(zhuǎn)速"的 70%保持 30s，然后保持高怠速 158后，高怠速檢測(cè)采樣 30s，然后維持怠速 15s 后怠速采樣303。汽車尾氣進(jìn)行管理時(shí)，普遍采用雙怠速法，測(cè)試方法已經(jīng)比較成熟，并且易于檢測(cè)操作。但雙怠速法也有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，當(dāng)?shù)趸锏臐舛群芨邥r(shí)，則無(wú)法測(cè)定。工祝法依托底盤測(cè)試機(jī)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的負(fù)荷進(jìn)行全真模擬，再檢測(cè)其排放的尾氣。國(guó)標(biāo)《點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車排氣污染物排放限值及測(cè)量方法》推薦了穩(wěn)態(tài)工況法、簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法和瞬態(tài)工況法三種方法。其中，穩(wěn)態(tài)工況法主要是指加速模擬工況法，主要依據(jù)車輛排放性能和交通狀況等因素， 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽車在 25km/h 和 40km/h兩個(gè)工況下尾氣排放狀況。瞬態(tài)工況法也利用底盤測(cè)試機(jī)，預(yù)先設(shè)置車輛工況，并分別對(duì)車輛在瞬時(shí)運(yùn)行、停止和啟動(dòng)等狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試。由于瞬態(tài)工況法是基于真實(shí)的工況，這種檢測(cè)方法的效果與新車認(rèn)證檢測(cè)結(jié)果密切相關(guān)，而且瞬態(tài)工祝法的測(cè)定結(jié)果是排放總量，即 g/km，有利于評(píng)估大氣污染物中汽車尾氣所占的比例，其檢測(cè)方法科學(xué)，結(jié)果準(zhǔn)確度高。但瞬態(tài)工況法檢測(cè)技術(shù)難度大與實(shí)用的設(shè)備復(fù)雜，國(guó)內(nèi)尚未使用。為了推廣瞬態(tài)工況法，國(guó)標(biāo)《點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車排氣污染物排放限值及測(cè)量方法》推薦了簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法，該方法大大簡(jiǎn)化了檢測(cè)過(guò)程，擴(kuò)大了使用范圍。國(guó)內(nèi)大多數(shù)的檢測(cè)站采用簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法，完成檢測(cè)僅需 195 秒左右，而瞬態(tài)工況法則需要 10 多分鐘，檢測(cè)效率明顯提升，而且檢測(cè)技術(shù)操作簡(jiǎn)單，設(shè)備花費(fèi)成本也較低，易于推廣使用

3、汽車尾氣污染的控制手段

由于汽車運(yùn)行分散性和流動(dòng)性突出，因而也給凈化處理技術(shù)帶來(lái)一定的限制。除了開發(fā)在機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)外，還要大力開發(fā)機(jī)外凈化處理技術(shù)。一是控制技術(shù)，主要是提高燃油的燃燒率，開發(fā)優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī);二是行政管理手段，從控制燃料使用標(biāo)準(zhǔn)入手。

3.1 汽車燃油的改用采用無(wú)鉛汽油，以代替有鉛汽油，可減少汽油尾氣毒性物質(zhì)的排放量首先應(yīng)抓汽車油的改用。以無(wú)鉛汽油代替四乙基鉛汽油。這種汽油使汽車尾氣排出的一氧化碳、氮氧化合物、碳?xì)浠衔锞鶗?huì)減少。

3.2 摻入添加劑， 改變?nèi)剂铣煞制椭袚饺?5%以下的甲醇燃料，或者采用含10%水份的水-汽油燃料，都能在一定程度上減少或者消除 CO、NOx、HC 和鉛塵的污染效果。3.1.3 選用恰當(dāng)?shù)臐?rùn)滑添加劑-機(jī)械摩擦改進(jìn)劑在機(jī)油中添加一定量（比例為3%-5%）石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯粉末等固體添加劑，加入到引擎的機(jī)油箱中，可節(jié)約發(fā)動(dòng)機(jī)燃油5%左右。

3.3尾氣后處理技術(shù)：尾氣后處理在實(shí)際中是難以全面顧及的，例如汽油機(jī)燃燒均勻混合氣時(shí)，即使不缺氧，二氧化碳也會(huì)在高溫下發(fā)生熱解生成一氧化碳。而由于多種因素造成的HC 排放很難在機(jī)內(nèi)消除，至于NOx排放則和燃燒狀態(tài)正相關(guān)，燃燒進(jìn)行地越順利產(chǎn)生的NOx排放就越多，這使得想要通過(guò)改變?nèi)紵^(guò)程減少 NOx生成遇到了原則上的困難。對(duì)干柴油機(jī)，不均勻油氣混合氣的壓縮自燃方式很難從根本上顯著減少顆粒物 PM的生成，而降低 NOx排放量的措施往往與降低 PM排放以及減少燃油相矛盾，故實(shí)際上對(duì)內(nèi)燃機(jī)排氣后處理往往是尋求一個(gè)折中的方案。目前最成功的排氣后處理裝置是針對(duì)汽油機(jī)的三效催化轉(zhuǎn)化器。它能在化學(xué)計(jì)量比下使車用汽油機(jī)的CO、HC和NOx排放量削減80%-90%，具體原理是使用貴金屬作為基本成分，一般是將鉑、鈀、銠按不同比例混合，形成具有高催化活性，低起燃溫度，抗燒結(jié)，抗硫毒化的催化載體，再加上由不銹鋼鋼板焊接制成的催化轉(zhuǎn)化器殼體后置于燃燒室排氣管出口，使燃燒廢氣經(jīng)過(guò)催化轉(zhuǎn)化為二氧化碳、氮?dú)夂退倥湃氪髿?。?duì)于柴油機(jī)則常使用顆粒物捕集器或顆粒物濾清器以降低柴油機(jī)的 PM排放。目前最成功的 DPT是以壁流式堇青石蜂窩陶瓷塊為濾芯的顆粒物濾清器，這種濾芯每相鄰的兩個(gè)孔道，一個(gè)在進(jìn)口處被堵住，另一個(gè)在出口處被堵住，排氣從一個(gè)孔道流入后必須穿過(guò)隨資的多孔性壁面從相鄰孔道流出，從而使排氣中的 PM沉積在各流入孔道的壁面上。

總結(jié)：在如今的國(guó)情下，想要解決汽車尾氣帶來(lái)的污染物問(wèn)題，僅靠提高尾氣檢測(cè)技術(shù)和發(fā)展尾氣處理系統(tǒng)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。要解決好這些間題，一方面要提升發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的技術(shù)，另一方面還需要國(guó)家來(lái)進(jìn)行宏觀的調(diào)控，制定相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加大相關(guān)法律法規(guī)的執(zhí)行力度。只有這樣才能從根本上解決汽車尾氣污染問(wèn)題。

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